Программно-методический комплекс "Чертежник"
методическая разработка по информатике и икт (7 класс) по теме

Методические рекомендации

по работе с исполнителем

Чертежник

Слободской

 2013

Составитель: Быкова Г.В.

Данные методические рекомендации предназначены для изучения исполнителя алгоритмов Чертежник по учебной программе Л.Л Босовой. Рекомендации могут использоваться как преподавателями для подготовки и проведения уроков информатики, так и учениками - для самостоятельного изучения программы.

Содержание

Введение

На современном этапе использования цифровых образовательных ресурсов  и информатизации общества наиболее актуальным направлением является разработка программ, поскольку это позволяет решать сложные задачи с минимальными затратами. Преимуществами являются: упрощение процесса проектирования учебного процесса, наибольшая заинтересованность учащихся, так как работа за компьютерами, как показала практика, привлекает учеников, интересна им. Изучение информатики с использованием прикладных педагогических программных средств, реализующих исполнителей алгоритмов, способствует активизации учебной деятельности учащихся, минимизирует время их работы при разработке программ. Систематическая работа учащихся на ЭВМ является основой практического освоения учебного материала.

Программная среда Чертежник  создана не просто как формализованный язык программирования, а как среда, в которой дети могут научиться естественному общению с компьютером.

Чертежник разработан на основе учебно-методического комплекса Л.Л. Босовой. По программе Людмилы Леонидовны раздел «Алгоритмизация» изучается в IV четверти  7 класса.  

Целью данных методических рекомендаций является ознакомление учащихся и преподавателей с основами использования Чертежника в учебной деятельности и создание условий для дальнейшего самостоятельного изучения возможностей программы, для разработки в будущем более сложных алгоритмов. В результате выполнения предложенного цикла практических работ у учащихся могут быть сформированы навыки разработки простейших алгоритмов, и  они смогут применять эти знания на уроках информатики, факультативах, при подготовке к олимпиадам по информатике. Также данные методические рекомендации могут быть использованы преподавателями информатики, занимающимися по программе Л.Л. Босовой для подготовки к урокам, разработке контрольных и проверочных работ.

В данных методических рекомендациях представлены следующие параграфы:

1. исполнитель алгоритмов Чертежник (среда, система команд);
2. описание программы Чертежник;
3. интерфейс программы;
4. основные функции и возможности программы;
5. практические работы;
6. поурочные разработки;
7. дополнительные  и контрольные задания для изучения Чертежника.

1. Описание исполнителя Чертежник

Исполнитель — это некоторый объект (человек, животное, техническое устройство), способный выполнять определенный набор команд. Формальный исполнитель одну и ту же команду всегда выполняет одинаково. Неформальный исполнитель может выполнять команду по-разному. Для каждого формального исполнителя можно указать круг решаемых задач, среду, систему команд, систему отказов и режимы работы.

Управление — это процесс целенаправленного воздействия одних объектов на другие. Исполнители являются объектами управления. Управлять ими можно, составив для них алгоритм.

Алгоритм — это предназначенное для конкретного исполнителя точное описание последовательности действий, направленных на решение поставленной задачи. Можно сказать, что алгоритм — модель деятельности исполнителя алгоритмов.

Чертежник предназначен для построения рисунков на координатной плоскости.

Чертежник имеет перо, которое можно поднимать, опускать и перемещать. При перемещении опущенного пера за ним остается след — отрезок от предыдущего положения пера до нового. При перемещении поднятого пера никакого следа на плоскости не остается. В начальном положении перо Чертежника всегда поднято и находится в точке (0, 0).

По команде «подними перо» -  Чертежник поднимает перо. Если перо уже было поднято, Чертежник игнорирует эту команду: он не меняет положение пера и не сообщает об отказе. Иначе говоря, каким бы ни было положение пера до команды «подними перо», после этой команды оно будет поднятым.

Точно так же, независимо от первоначального положения, после выполнения команды «опусти перо»,  оно оказывается опущенным, то есть готовым к рисованию.

Рисунки Чертежник выполняет с помощью команд «переведи в точку» и «сдвинь  на вектор». По команде «переведи в точку (а, b)» -  Чертежник сдвигается в точку с координатами (а, b). На рис. 1 показаны результаты выполнения команды «переведи в точку (2, 3)» при различных положениях пера до этой команды. Видно, что независимо от предыдущего положения перо оказывается в точке (2, 3), но длина и направление отрезка, который при этом чертится, могут быть различны.

Команду «переведи в точку» называют командой абсолютного смещения.

Команда «Сдвинь на вектор (a, b)» - координаты, указанные в команде, отсчитываются не от начала координат, а относительно текущего положения пера Чертежника. Поэтому команду «сдвинь на вектор» называют командой относительного смещения.

На рис. 2 показаны результаты выполнения команды «сдвинь на вектор (2, 3)» при различных положениях пера до этой команды. Из рисунка видно, что положение пера после этой команды зависит от его предыдущего положения, зато в результате получаются отрезки, длина и направление которых одинаковы.

При составлении алгоритмов довольно часто встречаются случаи, когда некоторую последовательность команд нужно выполнять несколько раз подряд. Для упрощения записи алгоритма в таких случаях можно использовать специальную конструкцию повторения — ПОВТОРИТЬ n  РАЗ. Завершает повторение команда «Конец».

Эти команды он выполняет в том случае, если они записаны правильно и строго по учебнику. Например, если вместо команды «сдвинь на вектор» написать «Здвинь на вектор», то Чертежник эту запись не поймет и в результате он рисовать ничего будет.

Чертежник может рисовать любые фигуры из отрезков.

Итак, можно выделить следующую Систему команд Чертежника:

Переведи в точку (a,b)

Сдвинь на вектор (a,b)

Повтори n раз – конец

Подними перо

Опусти перо

2. Описание программы

Данная программа разработана с помощью интегрированной среды разработки приложений Delphi.

Delphi — язык программирования, который используется в одноимённой среде разработки.  Язык Delphi — строго типизированный объектно-ориентированный язык, в основе которого лежит хорошо знакомый программистам Object Pascal. Программа не требует специальной и длительной установки, что обеспечивает легкость в использовании. Программа ориентирована на учащихся среднего звена, поэтому интерфейс ее простой, не отвлекающий внимание. С работой этой программы не возникает трудностей. Нужно лишь понять принцип действия Чертежника и изучить алгоритм работы программы в целом.

Программа представляет собой исполнителя Чертежник, который рисует на координатной плоскости различные рисунки из отрезков.

Алгоритм работы в программе:

1. Для того чтобы начать писать систему команд исполнителя, нужно выбрать необходимую команду из выпадающего списка всех имеющихся команд.
2. Чтобы добавить в окно списка команд выбранную команду (см. выше), нужно воспользоваться кнопкой «Добавить команду».
3. После того, как вы ввели необходимую вам систему команд по условию задачи, самое время, чтобы нажать на кнопку «Выполнить», ее результатом будет рисунок в соответствующем окне.
4. Если необходимо удалить какую-либо команду, то выделите ее курсором мыши и воспользуйтесь кнопкой «Удалить команду».
5. В итоге, если работа сделана, очистите рабочую область при помощи кнопки «Очистить», и можно снова работать и набирать новую систему команд.

3.1. Назначение и функции программы

Программа Чертежник позволяет визуально представлять результат работы соответствующего исполнителя. Это помогает учащимся лучше понять принципы его работы.

Чертежник дает возможность изучать исполнителя, предложенного в учебнике, в программном режиме. Это способствует повышению уровня обученности учеников. Уроки в форме игры, выполнения практических заданий, применения разноуровневых, дифференцированных заданий, организация конкурсных заданий вызывает интерес к предмету. Задания для самоконтроля, взаимоконтроля, работа группами решает проблему организации работы, как со слабоуспевающими учениками, так и с одаренными. Использование педагогических программных средств, реализующих исполнителей алгоритмов на уроках способствует повышению мотивации обучения информатике и развитию, как алгоритмического мышления, так и логического.

Функции:

1. возможность быстро отлаживать алгоритм и контролировать как сам процесс, так и его результаты;
2. развитие у детей алгоритмического мышления, памяти и внимания;
3. заинтересованность в изучении данной темы;
4. повышение мотивации обучения информатике;
5. подготовка школьников к практической деятельности, труду и продолжению образования;
6. разнообразие форм проведения занятий;
7. формирование умений и навыков на базе изученного теоретического материала.

3.2. Интерфейс

Программа обладает простым интерфейсом, который помогает сконцентрироваться на работе и не отвлекает внимание. Используется спокойный, зеленый фон. Четко выделены кнопки, названия, большая рабочая область с подписью данных.

В программе имеется панель меню, где предложены операции над файлами, такими как, открыть, сохранить, закрыть, в меню Правка – вырезать, вставить и другое.  Их не так много,  так как существуют кнопки для основных операций Чертежника. Меню стандартное, как и в любых других программах, здесь представлены лишь основные функции, которые нужны в работе с программой.

Меню – Файл:

1. Открыть (открывается окно со списком команд выбранной программы);
2. Сохранить (файл сохраняется с расширением .dat);
3. Закрыть (выход из программы).

Меню – Правка:

1. Вырезать (выбранные символы удаляются);
2. Вставить (происходит вставка вырезанных символов).

Также существует окно для выбора уже предложенных команд, плюсом этого окно можно считать то, что не нужно прописывать команды самостоятельно и возможность ошибки сводится к нулю.

Список команд исполнителя:

1. подними перо (начальное положение пера, след не остается);
2. Опусти перо (остается след);
3. Переведи в точку (a,b) (перо перемещается в указанную точку (координату))
4. Повтори n раз – конец (циклическая команда, которая повторяет n раз те команды, которые находятся между «повтори» и «конец»)
5. Сдвинь на вектор (a,b) (перемещение пера происходит в зависимости от текущего положения)

Чтобы выбрать нужную команду из раскрывающегося списка, необходимо щелкнуть один раз мышью по стрелке в окне справа.

Для команд, которые требуют ввода каких – либо координат и данных,  существуют дополнительные окна, которые подписаны и появляются только в том случае, когда они необходимы.

В Чертежнике таких команд три: Переведи в точку (a,b), Сдвинь на вектор (a,b) и Повтори n раз. (Рис. 6.).

         Если вы выбрали команду из окна выбора команд  и ввели нужные координаты, в дополнительных окнах программы, то, для того чтобы постепенно формировался список команд,  необходимо щелкнуть по кнопке «Добавить команду», которая находится чуть ниже окна выбора команд (Рис. 7).

С помощью этой кнопки команды заносятся в другое окно, которое представляет собой окно формирования списка команд Чертежника по условию определенной задачи.

На поле программы еще имеются четыре кнопки, которые выполняют различные функции:

 - удаляется выделенная команд из списка команд, если вы совершили ошибку и выбрали не ту команду или координаты.

 - выполняется полностью список команд и появляется рисунок.

 - очищается вся рабочая область программы, это позволяет начать решение другой задачи.

 - осуществляется выход. Закрытие программы.

Еще одна составляющая программы – это окно рисунка, где обитает  Чертежник, то есть его среда обитания, которая представляет координатную плоскость с подписью данных и осями координат.

Для наилучшего визуального представления и ориентирования среда обитания Чертежника разбита на клетки, что помогает легко подсчитывать нужные координаты.

4. Практические работы

Представленные ниже практические работы могут применяться непосредственно на уроках информатики при изучении программы Чертежник.

4.1. Практическая работа № 1

Тема: Первое знакомство с программой Чертежник.

Цель работы:

1. Познакомиться с исполнителем Чертежник.
2. Научиться запускать программу Чертежник, работать с интерфейсом программы.
3. Научиться редактировать программы, сохранять их.

Оборудование и инструменты:

Персональный компьютер, программа Чертежник.

Время выполнения работы: 20минут

Теоретические положения

Исполнитель Чертежник предназначен для построения рисунков на координатной плоскости.

При задании точек этой координатной плоскости, в отличие от того, как это принято в математике, координаты х и у разделяются запятой.

Чертежник имеет перо, которое можно поднимать, опускать и перемещать. При перемещении опущенного пера за ним остается след — отрезок от предыдущего положения пера до нового. При перемещении поднятого пера никакого следа на плоскости не остается. В начальном положении перо Чертежника всегда поднято и находится в точке (0, 0).

По команде «подними перо» Чертежник поднимает перо. Рисунки Чертежник выполняет с помощью команд «переведи в точку» и «сдвинь  на вектор». Команда «сдвинь на вектор (a,b)» - координаты, указанные в команде, отсчитываются не от начала координат, а относительно текущего положения пера Чертежника. «Переведи в точку (a,b)» - По команде Чертежник сдвигается в точку с координатами (а, b).

Ход работы:

1. Изобразите с помощью Чертежника треугольник, положение вершин которого на координатной плоскости определяется парами чисел

 (1, 1), (3, 5), (5, 2).

2. Для этого введите следующую систему команд, выбирая соответствующую команду в окне выбора команд и нажимая кнопку «Добавить команду»:

1. переведи в точку (1, 1)
2. опусти перо
3. переведи в точку (3, 5)
4. переведи в точку (5, 2)
5. переведи в точку (1, 1)

3. Проанализируйте и зарисуйте ответ в тетрадь вместе с соответствующей системой команд.
4. Теперь нарисуем прямоугольник. Воспользуемся для рисования прямоугольника командой «Сдвинь на вектор». Начальная точка (1,1).
5. Пусть (1,1) — координаты вершины А прямоугольника ABCD. Тогда координаты вершины В можно записать как (1, 1 + 2), вершины С — как (1 + 4,1 + 2), вершины D — как (1 + 4, 1).
6. Чтобы изобразить отрезок АВ, воспользуемся командой «сдвинь на вектор (0,2)».
7. Чтобы изобразить отрезок ВС, воспользуемся командой «сдвинь на вектор (4, 0)».
8. Чтобы изобразить отрезок СD, воспользуемся командой «сдвинь на вектор   (0,- 2)».
9. Чтобы изобразить отрезок DA, воспользуемся командой «сдвинь на вектор (-4, 0)».
10.  В результате получится прямоугольник. Повторите пункт 3.

Контрольные вопросы:

1. Каково начальное положение пера?
2. В каком случае в результате выполнения команды «переведи в точку (2, 3)» не будет прочерчен ни один отрезок?
3. Что такое след?

Критерии оценок: 

Оценка 5: Ученик изучил теоретические положения работы, ответил на вопросы. Выполнен ход работы.

Оценка 4: Ход работы выполнен, нет ответов на вопросы.

Оценка 3: Ученик познакомился с теоретическими положениями работы, выполнил задания 1 – 5 хода работы.

Оценка 2: ученик не познакомился с теоретическими положениями работы, выполнено менее 5 пунктов хода работы.

4.2. Практическая работа №2

Тема: «Управление исполнителем Чертежник»

Цель работы:

1. Закрепить навыки работы с исполнителем Чертежник.
2. Изучить основные операции для управления исполнителем.
3. Научиться редактировать программы, разрабатывать алгоритм решения задачи.

Оборудование и инструменты:

Персональный компьютер, программа Чертежник.

Время выполнения работы: 30 минут

Ход работы:

1. Составьте для Чертежника алгоритм рисования равнобедренного треугольника, если известны координаты концов отрезка, являющегося его высотой (4, 1) и (4, 6), а также координаты (2, 1) одной из его вершин.
2. Начертить прямоугольник со сторонами, параллельными осям координат, если известны координаты его двух вершин (2, 1) и (7, 5).
3. Нарисовать ромб, центр которого находится в точке (5, 5), диагонали параллельны координатным осям, а их длины равны 8 и 4 единицам (клеткам).

Примечание: рассмотреть два варианта расположения ромба

4. Составьте алгоритм рисования домика. Начальная точка (2,1).

Критерии оценок: 

Оценка 5: Выполнен полностью ход работы.

 Оценка 4: Ход работы выполнен, задание 4 выполнено не до конца, либо с ошибками.

Оценка 3: Ученик выполнил задания 1 – 3 хода работы.

Оценка 2: Выполнено менее 3 пунктов хода работы.

4.3. Практическая работа №3

Тема: «Использование циклических алгоритмов»

Цель работы:

1. Познакомить учащихся со сложными операциями исполнителя.
2. Научиться разрабатывать алгоритм решения задачи.
3. Находить оптимальные пути решения задач.

Оборудование и инструменты:

Персональный компьютер, программа Чертежник.

Время выполнения работы: 30 минут

Теоретические положения

При составлении алгоритмов довольно часто встречаются случаи, когда некоторую последовательность команд нужно выполнять несколько раз подряд.

Для упрощения записи алгоритма в таких случаях можно использовать специальную конструкцию повторения — ПОВТОРИТЬ n  РАЗ.

Ход работы:

1. Программа рисования цифры 0 может иметь вид:

опусти перо

сдвинь на вектор(0,2)

сдвинь на вектор(1,0)

сдвинь на вектор(0,-2)

сдвинь на вектор(-1, 0)

подними перо

сдвинь на вектор        (2,0)

2. Программа рисования цифры 6

Сдвинь на вектор (1,2)

Опусти перо

Сдвинь на вектор (-1,-1)

Сдвинь на вектор (1,0)

Сдвинь на вектор (0,-1)

Сдвинь на вектор (-1,0)

Сдвинь на вектор (0,1)

Подними перо

Сдвинь на вектор (2,-1)

3. Алгоритм рисования ряда ромбов

Опусти перо

Повтори 4 раза

Сдвинь на вектор (1,2)

Сдвинь на вектор (1,-2)

Сдвинь на вектор (-1,-2)

Сдвинь на вектор (-1,2)

Подними перо

Сдвинь на вектор(3,0)

Конец

4. Создайте с помощью «повторить n раз» число 660000.

Критерии оценок: 

Оценка 5: Выполнен полностью ход работы.

Оценка 4: Ход работы выполнен, , задание 4 выполнено не до конца, либо с ошибками..

Оценка 3: Ученик выполнил задания 1 – 3 хода работы.

Оценка 2: Выполнено менее 2 пунктов хода работы.

4.4. Практическая работа №4

Тема: «Рисование сложных изображений»

Цель работы:

1. Познакомить учащихся с рисованием сложных изображений исполнителя.
2. Научиться разрабатывать алгоритм решения задачи.
3. Научиться редактировать программы, сохранять их.

Оборудование и инструменты:

Персональный компьютер, программа Чертежник.

Время выполнения работы: 30 минут

Ход работы:

Составьте алгоритм рисования изображенных ниже фигур так, чтобы в процессе рисования перо не отрывалось от бумаги и ни одна линия не проводилась дважды.

Критерии оценок: 

Оценка 5: Выполнен полностью ход работы.

Оценка 4: Ход работы выполнен, но при выполнении заданий допущены ошибки.

Оценка 3: Ученик выполнил задания 1 – 2 хода работы.

Оценка 2: Выполнено менее 2 пунктов хода работы.

5. Дополнительные и контрольные задания

1. Составьте алгоритмы управления Чертежником, после исполнения которых будут получены следующие рисунки:

2. Составьте алгоритмы рисования букв М, И, Р. Составьте алгоритмы рисования слов МИР, РИМ, МИМ.

3. Составьте алгоритм рисования фигуры.

Рисование сложных фигур.

Список литературы

1. Босова, Л.Л. Информатика и ИКТ  7 класс [Текст] / Л.Л. Босова. - М.: БИНОМ, 2007.- 229 с.
2. Босова, Л.Л. Уроки информатики в 5-7 классах [Текст]: методическое пособие / Л.Л. Босова, А.Ю. Босова. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007. – 352 с.
3. Босова, Л.Л. Занимательные задачи по информатике [Текст] / Л.Л. Босова, А.Ю. Босова, Ю.Г. Коломенская. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2006. – 120 с.
4. Босова, Л.Л. Информатика: рабочая тетрадь для 7 класса [Текст]: учебное пособие / Л.Л. Босова. – М.: БИНОМ, 2007. – 111 с.

Рис. 2. Результат выполнения команды

«сдвинь на вектор (2,3)»

Рис. 1. Результат выполнения команды «переведи в точку (2,3)»

Меню

Рис. 3. Окно программы Чертежник

Среда обитания

Чертежника

Поле

Списка

команд

Окно выбора команд

Рис.4. Меню программы Чертежник

Рис. 5. Окно выбора команд Чертежника

Рис. 6. Дополнительные окна программы

Рис. 7. Кнопка «добавить команду» Чертежника

Рис. 8. Окно списка команд Чертежника

Рис. 9. Функциональные кнопки программы

Рис. 10. Окно рисования Чертежника

1.

2.

3.

4.

6)

7)

10)

9)

8)

2.

1.

3.

3.

4.

Рис. 3. Интерфейс программы